古代干旱农业土壤盐渍化探测：阿联酋Masafi绿洲的地质考古与微形态学研究

本综述通过地质考古学、物理化学与微形态学多维度方法，首次系统揭示阿联酋Masafi绿洲古今土壤盐渍化演变规律。研究创新性结合现代灌溉实验与古土壤分析，证实钠盐（Na+）与氯盐（Cl?）主导的盐碱化（sodicity）过程，为干旱区农业可持续性提供关键考古生态学证据。

　　

章节亮点

区域背景

Masafi绿洲位于阿联酋哈杰尔山脉（北纬2798920，东经415730，UTM坐标40R）。该山脉主要由二叠纪至白垩纪石灰岩和蛇绿岩（玄武岩、辉长岩、橄榄岩、蛇纹岩及铜矿脉）构成，断裂带发育促进含水层补给与泉水形成。1968-2004年间日均蒸发量达10.7毫米（Tourenq和Perry，2009），6-8月蒸发峰值超20毫米/日，而年均降水量仅140毫米（Al Yazeedi，2017），且降水时空分布极不均衡。

现代水质盐度与地表盐析

灌溉水温较高（平均30℃），呈碱性（pH≈9），属中度盐化（EC_1:5=2 mS/cm，总溶解固体TDS≈1067 ppm）。水流经灌溉系统时，温度与pH逐渐降低，而EC_1:5与TDS持续升高。水化学类型为钠-氯型，离子浓度排序：HCO₃^? < CO₃^2? < SO₄^2? < Cl^?，K⁺ < Ca²⁺ < Mg²⁺ < Na⁺。按Richards（1954）分类属C4-S2级，钠含量（265.5 ppm）超欧盟标准限值（200 ppm），氯离子（291 ppm）接近限值（300 ppm）。

盐分组成与土壤分类

Masafi盐华与灌溉水的理化分析表明，盐渍化主要由石盐（NaCl）主导，并伴随硫酸盐与氯化物贡献（图7）。参考坑（RP）、人工灌溉岩心及考古坑（AP）表层（SU 28-31）的土壤均被鉴定为硫酸盐/氯化物型或氯化物型土壤。根据电导率（EC_1:5）与钠吸附比（SAR）的关联性，这些土壤可归类为盐碱土（saline-sodic soils）。

结论

阿联酋Masafi绿洲作为持续耕作3000年的脆弱农业景观，其古代梯田与古土壤的发现使其成为首个系统研究古今盐碱化（salinity/alkalinity）的遗址。本研究通过整合灌溉水、盐沉积与土壤分析数据，揭示了当前灌溉土壤属盐碱型（saline-sodic），表层钠盐（Na⁺）富集且渗透性受限。实验室模拟灌溉实验证明，传统漫灌方式可有效淋溶表层盐分（尤其是氯盐），但会引发深层硫酸盐与碳酸盐的累积。古土壤中保存的盐分痕迹，证实了古代农业活动同样面临盐渍化挑战——这些盐分因土壤被非耕作沉积物覆盖、灌溉减少及蒸发增强而得以封存。盐分组成随时间演变（如硫酸盐与碳酸盐比例变化），指示了水质的历史变迁，强调自然与人为过程共同塑造了绿洲农业的长期演化轨迹。